CDABanalátinterferensekABDCkötődés, analizálásszelektív receptorNem-szelektív, elválasztáson alapuló mérési technikák vs. elválasztás nélküli, szelektív módszerek

C D

A B

analát interferensek

A

B D

C

kötődés, analizálás

szelektív receptor

Nem-szelektív, elválasztáson alapuló mérési technikák vs.

elválasztás nélküli, szelektív módszerek

A kromatográfia felfedezése: M. Cvett

Éter

CaCO₃

Klorofill

Kromatográfia

Színek

Cvet laboratóriumi naplójából

A kromatográfia egy folyóhoz hasonlít

Meder

Víz áramlása

Könnyű levél

Nehéz kő

Az elválasztás folyamata és a

kromatogram

Megoszlási hányados

6

K

=c

/c

ahol K

: az i-dik komponens megoszlási hányadosa,

c

: az i-edik komponens állófázison adszorbeálódott (vagy az álló folyadékfázisban oldódott) koncentrációja,

c

: az i-edik komponens koncentrációja a mozgófázisban.

A zónák haladási sebessége a megoszlási hányadostól függ. Ennek oka az, hogy a megoszlás

következtében az állófázishoz éppen kötődő molekulák áramlási sebessége nulla.

7

• A mozgófázisban haladó analát a mozgófázis sebességével halad, jelöljük ezt u-val.

• Az állófázison kötött analát

sebessége pedig éppen nulla (0)

Kromatogram

9

Elméleti tányérszám

10

A zónaszélesedés áramlási sebesség függése - A van Deemter egyenlet

H elméleti tányérmagasság

A az örvénydiffúzióra jellemző tag

B a hosszirányú diffúzióra jellemző tag

C az anygaátadási ellenállásra jellemző tag u lineáris áramlási sebesség (pl. cm/perc)

H A B

u C u

  

Mi okoz zónaszélesedést?

1. Örvénydiffúzió - A

• eltérő áramlási csatornahosszak és keresztmetszetek

– kolonna töltés inhomogenitásai

– szemcseátmérő nem teljesen egyforma

• a kolonnában az áramlási sebesség sugárirányban változik – lamináris áramlási profil

az áramlási sebességtől független H~A

Mi okoz zónaszélesedést? 2. Hosszirányú diffúzió - B

a beinjektált mintadugó szélein a koncentrációgradiens miatt longitudinális (hosszirányú) diffúzió történik

• legerősebb az oszlopon

• oszlopon kívül is

túl hosszú, vagy túl nagy átmérőjű kapillárisok csatlakozások

detektor cella

az áramlási sebességgel fordítottan arányos H~B/u



 2 Dt

Einstein összefüggés

Mi okoz zónaszélesedést?

3. Anyagátadási ellenállás - C

az állófázisból a mozgófázisba történő anyagátmenet nem pillanatszerű (kvázi-egyensúly kialakulása)

• a pórusokon belül diffúzióval jut a felületre a molekula → C

• a molekula az állófázisban/ból is diffundál → C

az áramlási sebességgel egyenesen arányos H~Cu

Anyagátadási ellenállás csökkentése

• kisebb szemcseméretű állófázis

• áramlási sebesség csökkentése

• kolonnahőmérséklet emelése

(gyorsabb diffúzió)

A folyadékkromatográfiában az anyagátadási ellenállás vagy másképp a kvázi-egyensúly eltérése az

egyensúlyi állapottól okozza a legnagyobb zónakiszélesítő hatást.

• tapadó réteg a szemcsék felületén

• pórusokon belüli nem áramló, de a mozgófázis összetételével megegyező folyadék

• adszorpciós felületi rétegek a pórusokon belül és a szemcséken kívül, ebből több mint 99,9% a belső felület.

Anyagátadási ellenállás

A kromatogram

t _R t ₀

Detektor jel intenzitás

Idő

Csúcs

t _R : Retenciós idő

h

A

A : Csúcs terület

h : Csúcs magasság

t ₀ : Holtidő

Cél: a legrövidebb idő alatt megfelelően elválasztani a komponenseket

A megfelelő elválasztás a kromatográfiás felbontással jellemezhető

A kromatográfiás felbontás

(R _s – resolution)

2σ₁ 2σ₂

~0,6h

Alapvonalon mért csúcsszélességből:

Félérték szélességből:

A kromatográfiás felbontás

R_s=1,5 esetén alapvonal elválasztás (ha a csúcsok nagyjából egyformák)

A kromatográfiás elválasztást befolyásoló tényezők

Az elválasztás alapegyenlete:

R N k

s   k

 1

4

1

1





ahol:

N = elméleti tányérszám α = szelektivitási tényező k = komponens visszatartása,

retenciós tényező hatékonyság szelektivitás visszatartás

Oszlop kromatográfia / Réteg kromatográfia

Elválasztó oszlop

Szemcsés töltet

Oszlop kromatográfia

Papír, vagy szemcsékkel borított szubsztrát

Papír kromatográfia

Vékonyréteg kromatográfia (VRK)

A mozgó és állófázis állapota szerinti felosztás

Mozgó fázis

Gáz Folyadék

Szilárd

Álló fázis

Gáz

Folyadék

Szilárd

Gáz- kromatográfia

Folyadék kromatográfia

GC összehasonlítása HPLC-vel I.

Tipikus GC kapilláris oszlop 30 m x 0,25 mm i.d.

Tipikus HPLC oszlop 15 cm x 4,6 mm x 5 μm

Meghatározható anyagok

• illékonyság (250^oC alatt megfelelő tenzió)

• derivatizálás hibát vihet be a kvantitatív mérésbe

• molekulatömeg: < 500 Da

• oldékonyság a mozgófázisban

• széles polaritási tartomány, ionos vegyületek is elemezhetők

• molekulatömeg: nincs felső korlát, fehérjék is

GC összehasonlítása HPLC-vel II.

Körülmények

magas hőmérséklet (akár 350^oC)

→hőstabilitás

sok GC detektor (pl. FID) destruktív tipikus érzékenység: ng-pg

szobahőmérséklet (80^oC-ig) az UV detektor nem destruktív tipikus érzékenység: ng

Kölcsönhatások

Minta

Álló fázis Mozgó fázis Minta

Álló fázis Mozgó fázis

SZELEKTIVITÁS HATÉKONYSÁG